来自哈佛大学波士顿儿童医院的 Friedhelm Hildebrandt 教授在 2016 年的 NDT 杂志上发表文章,阐述了何时在激素抵抗性肾病综合征(SRNS)的患者中进行基因检测以及如何进行基因检测。本文选取其中与临床相关的部分,与同道分享。
SRNS 的临床特点
SRNS 是 30 岁以前导致慢性肾脏病(CKD)的第二大病因。SRNS 占儿童肾病综合征(NS)的 15%,占成人起病 NS 的 40%,在肾移植中,NS 复发的风险高达 33%。目前没有有效的治疗方法。SRNS 组织学上主要表现为局灶节段肾小球硬化(FSGS)。
探讨 SRNS 发病机制的单基因病因
在过去的 15 年里,已经发现了>39 种隐性或显性的基因能导致人类 SRNS(见图 1),基本上所有编码的蛋白质都位于足细胞上。这使得人们将研究 SRNS 发病机制的注意力从系膜细胞功能不全转到足细胞功能不全上。通过诱导足细胞耗竭的啮齿类动物的模型已经证实足细胞损伤足以导致 FSGS。
图 1为目前已发现的能导致人类 SRNS 的隐性或显性的基因
足细胞是一种神经元样的细胞,相邻的足细胞之间有足突相互交错,交错之间形成的肾小球裂孔膜(SD)对滤过过程和潴留血液中的蛋白质起着至关重要的作用(见图 2)。NS 时,肾小球 SD 的完整性丧失。
最先发现的是编码 nephrin 的基因 NPHS1 和编码 podocin 的基因(NPHS2)。同时,随着新一代测序技术的发展,又陆续明确了>27 种导致 SRNS 的单基因病因,并且这一数量还在不断增加。有趣的是,发现这些单基因所编码的蛋白质是与肾小球功能密切相关的足细胞结构蛋白和信号传导蛋白(见图 2)。
图 2为足细胞结构图及其足细胞上导致 SRNS 的基因
何时开始进行基因突变分析?
由于在 25 岁之前找到与 SRNS 发病有关的致病基因突变的可能性很高,以及由于对疾病治疗具有许多重要的影响,因此建议对所有的 FSGS 患者或者对 25 岁前出现持续蛋白尿的患者都进行基因检测。
由于在 SRNS 中检测到致病突变的可能性与起病年龄呈负相关,应该特别在儿童期起病的 SRNS 中进行基因检测。但是不要忘记即使在年轻的成人中,检测到 SRNS 单基因病因的可能性仍然很高(>10%)。
在早期发病的疾病中更多发现的是隐性疾病基因的突变,而在成人期起病的疾病中更多的是发现主导地位的基因突变。此外,在近亲结婚的 SRNS 个体中,发现隐性致病突变的可能性较大。
在 SRNS 中进行临床基因检测的方法
1. 高通量测序技术:多个商业性的实验室提供 SRNS 方面的临床基因检测服务。不过,目前针对引起 SRNS 的单基因病因的 Sanger 测序检测已被指令驱动的基因面板分析所代替。
2. 基因面板:基因面板分析被认为是目前性价比最高的检测指示驱动的突变分析的方法。在这种方法中,对承担了具有特定表型的患者的致病突变的所有蛋白质编码的外显子(一组 30 个左右的基因)进行排序。这种分析通常基于多重 PCR 形式的经典的 Sanger 测序之上。
3. 全外显子测序(WES):与基因面板测序相反,WES 可以测试人类所有 33 万个外显子。
4. 全基因组测序(WGS):可以收集全世界范围内人群的资料。
5. Sanger 测序:这是一种 DNA 测序的经典链终止方法,在证实高通量测序技术的结果方面仍然有很重要的作用。
如何解释基因突变分析的报告
1. 没有显著意义的突变(variants of unknown significance,VUS):这种应视为不确定的结果。但通常被错误的理解为没有发现明显异常的结果。正确的解释应该是这些 VUS 生物学上和临床上没有意义,因为根据之前的解释标准,这些变异可以解释疾病的假设被拒绝了。
2. 隐性或显性遗传突变:同样,明确理解隐性和显性突变的致病基因也很重要。在显性突变的疾病中,仅仅一个杂合突变就足以导致疾病。而相反,在隐性疾病的基因中,两个基因的副本都需要突变,无论是以纯合子的方式还是以复合杂合子的方式。
未来的研究方向
最近确定的单基因导致的 SRNS 个体在世界范围内比例之高,着实让人惊讶。揭示出 SRNS 和 FSGS 不是一个单一的疾病实体,而是代表着一系列有明确病因的不同疾病。明确致病基因将会为未来 SRNS 的治疗带来好处。以目前的测序技术和测序费用的不断降低,基因面板测序应该可以为每一位在 25 岁之前出现持续蛋白尿的患者进行临床基因检测。
在不久的将来,我们可以期待基于基因突变基础之上的 SRNS 患者个体化的治疗选择。比如辅酶 Q10 生物合成途径的基因突变(COQ2、COQ6、ADCK4 或 PDSS2)导致的 SRNS,可以尝试用辅酶 Q10 来治疗。
最近在激素敏感的肾病综合征(SSNS)中发现了一种单基因病因-EMP2 突变。可以期待更多的 SSNS 基因被发现,有助于我们更好地理解糖皮质激素在 SSNS 中的治疗作用。